无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为物联网的神经末端,负责对现实物理世界进行信息监测,随着物联网的发展其作用日益凸显,被认为是21世纪最重要的通信技术之一。分簇路由、覆盖控制、数据融合、时间同步等多项前沿技术支撑起了无线传感器网络的发展。由于传感器节点携带的能量有限,且通常工作在复杂的环境下,其电源难以更换,所以如何设计优秀的路由算法来提高能源效率延长网络寿命是无线传感器网络重要研究内容。研究表明,覆盖控制是影响整个网络服务质量、信息感知能力、网络能耗和寿命的直接因素,因此,对无线传感器网络覆盖问题进行研究有着十分重要的意义。本文针对经典的分簇路由协议和覆盖控制算法进行改进,研究内容主要分为以下两个方面。提出基于簇头选举和节点位置优化的BCEPOCH路由协议,针对传统分簇路由协议稳定期和半数存活节点期过短问题,以及存在簇头选举不稳定和出现零簇头情况进行改进。首先改进簇头选举流程,修改候选簇头节点集合G的更新策略,不在单纯围绕最佳簇头概率进行随机选举,而是当候选节点数量少于最佳簇头个数时更新候选集合G,保障可以选择出最佳数量的簇头。增加节点与基站的距离和节点与簇头的距离两个参数作为阈值调节因子,通过动态阈值来调节节点当选簇头的概率,以均衡网络能耗。仿真结果表明,BCEPOCH算法能保障每一轮选举出最佳数量的簇头并且避免零簇头情况的出现,同时在网络寿命上有效延长WSN的稳定期和半数节点死亡期。提出基于文化基因算法的CMACP算法,针对WSN的寿命和覆盖优化问题,提出一种基于文化基因算法和节点唤醒策略的复合型文化基因聚类协议。该算法首先运行文化基因算法初始化需要激活的节点并规划相邻冗余节点,其中遗传算法和局部搜索算法通过多次迭代获得最优的初始节点分布。随着网络的运行,当某个节点因能量耗尽而丢失覆盖目标时,唤醒调度策略通过计算选择激活最优相邻冗余节点来弥补覆盖漏洞。仿真实验表明,与遗传算法相比,CMACP具有更高的适应度,更长的100%覆盖期和网络寿命。与其他分簇协议相比,CMACP算法优势更加明显,能较好的延长100%覆盖期和网络生存时间,并且提高WSN对感知区域的覆盖控制能力。